新研究發(fā)現(xiàn)番茄SPA3蛋白調(diào)控紫外光信號響應(yīng)新機(jī)理

番茄是一種重要的設(shè)施蔬菜，設(shè)施番茄生產(chǎn)中的弱光問題影響番茄的產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)。研究表明紫外光UV-B信號通路能夠有效的抑制番茄的弱光徒長問題，改善番茄果實(shí)代謝，增強(qiáng)番茄果實(shí)著色。然而紫外光UV-B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控番茄發(fā)育和代謝的機(jī)理有待深入研究。近日，上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院尹若賀實(shí)驗(yàn)室與合作者在The Plant Journal雜志發(fā)表了題為SlSPA3 regulates the nuclear abundance of SlUVR8 in tomato的研究論文，揭示了番茄SPA3蛋白在響應(yīng)紫外光UV-B信號調(diào)控番茄光形態(tài)建成中的作用機(jī)理。

紫外光UV-B (280-315nm) 可以誘導(dǎo)紫外光受體UVR8由二體解離成單體并轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中， UVR8在細(xì)胞核中積累，調(diào)控下游基因表達(dá)，從而調(diào)控植物的生長以及代謝物積累等生理表型。之前的研究報(bào)道顯示擬南芥中SPA家族成員可能調(diào)節(jié)擬南芥的UV-B信號傳導(dǎo)，然而，其潛在機(jī)制尚不完全清楚。本研究發(fā)現(xiàn)了番茄基因組中包含四個(gè)潛在的SlSPA基因 (SlSPA1/2/3/4)。基因組編輯的Slspa3突變體在白光下表現(xiàn)出增強(qiáng)的光形態(tài)形成反應(yīng)，表明SlSPA3是光形態(tài)建成的負(fù)調(diào)控因子。

除此之外，在Slspa3突變體中，UVR8介導(dǎo)的UV-B應(yīng)答基因表達(dá)以及花青素含量較野生型明顯下降，表明SlSPA3促進(jìn)UV-B光形態(tài)建成。此外， 由于SlSPA3和SlCOP1直接互作，且擬南芥的COP1調(diào)控UVR8的核積累，本研究探測了SlSPA3是否調(diào)控SlUVR8的核積累，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在番茄Slspa3單突變體內(nèi)UV-B誘導(dǎo)下的SlUVR8在細(xì)胞核內(nèi)積累水平較野生型減少，表明SlSPA3通過增強(qiáng)光受體SlUVR8在細(xì)胞核內(nèi)積累，促進(jìn)紫外光UV-B的光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在擬南芥spa1 spa2 spa4三突變體中，UVR8的核積累也明顯減少，表明這兩個(gè)物種之間存在著保守機(jī)制。但是，spa1 spa2 spa4三突變體中UV-B依賴的UVR8與COP1之間的相互作用卻未發(fā)生變化，這表明已知的COP1介導(dǎo)的UVR8的核滯留機(jī)制并未被SPAs影響。因此，我們的工作揭示了一種潛在的未被認(rèn)識的機(jī)制，即SPA蛋白通過促進(jìn)陸地植物UVR8核積累來調(diào)節(jié)UVB的響應(yīng)機(jī)理。

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